-
Die
Erfindung betrifft eine Platte (Tile) als Panzerung oder Verschleißteil für eine Schneckenwendel,
mit einem Träger
und einer Verschleißlage.
-
Schneckenwendeln
von Schnecken für
Dekantierzentrifugen, Siebschneckenzentrifugen oder für andere,
Schnecken beinhaltende Zentrifugen oder Siebe sind je nach Einsatzzweck
hohen verschleißenden
und korrosiven Belastungen ausgesetzt. Zur Erhöhung der Belastbarkeit ist
es bekannt, besonders verschleißbeständige oder
korrosionsbeständige
Platten – sogenannte
Tiles – entlang
der Schneckenwendel an diese anzuschweißen. Die Platten sind vorzugsweise
zweilagig ausgebildet, wobei eine plattenförmige Verschleißlage aus
Spezialwerkstoff mit einem metallischen Träger verbunden ist. Die Verschleißlage ist
relativ zum Träger
spröde, nutzt
sich im Idealfall im laufenden Betrieb gleichmäßig ab, kann aber auch durch
Sprödbruch
teilweise abspringen. Die Verbindung zwischen Träger und plattenförmiger Verschleißlage ist
bei den bekannten Platten nicht besonders haltbar. Auch unterliegen
die bekannten Verschleißlagen
je nach Anwendung einem relativ schnellen Verschleiß. So kann
es beispielsweise erforderlich sein die zur Panzerung vorgesehenen
Platten einer Schneckenwendel alle zwei Monate auszutauschen. Dies
bedeutet, dass die verschlissenen Platten sechsmal in einem Jahr
durch ein geeignetes Trennwerkzeug von der Schneckenwendel gelöst, beispielsweise
abgeflext werden, und dass neue Platten an die Schneckenwendel angeschweißt werden.
Der Wartungsaufwand ist entsprechend hoch.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist eine Verminderung des Wartungsaufwands,
insbesondere eine Erhöhung
der Verschleiß-
und Korrosionsbeständigkeit
der zur Panzerung einer Schneckenwendel vorgesehenen Platten.
-
Eine
erfindungsgemäße Platte
ist gekennzeichnet durch eine zumindest teilweise vorgesehene Hartstoffbeschichtung
auf dem Träger
als Verschleißlage. Überraschenderweise
weist eine Platte mit einer Hartstoffbeschichtung auf dem Träger eine höhere Korrosions-
und/oder Verschleißfestigkeit
auf als eine zweilagige Platte, bestehend aus metallischem Träger und
hiermit verbundener, separater Verschleißlage. Die Hartstoffbeschichtung
weist außerdem
eine bedeutend höhere
Haftung am Träger auf.
Versuche haben ergeben, dass die Hartstoffbeschichtung langsamer
verschleißt
und korrodiert als herkömmliche
Verschleißlagen
und dass keine Bestandteile absplittern, im Gegensatz zu den beim Stand
der Technik vorhandenen Verschleißlagen.
-
Der
Träger
besteht aus einem metallischen, beschichtbaren Werkstoff, insbesondere
aus Edelstahl. Vorteilhafterweise ist die Hartstoffbeschichtung auf
den Träger
aufgespritzt, insbesondere durch thermisches Spritzen, Flammspritzen
oder Hochgeschwindigkeitsflammspritzen. Die genannten Beschichtungsverfahren
wurden bislang im Zusammenhang mit der Herstellung von Platten als
Panzerung für
Schneckenwendel nicht verwendet.
-
In
Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hartstoffbeschichtung
aus einem Werkstoff gebildet ist, der Karbide oder Oxide (Keramik)
enthält,
insbesondere Chromoxid, Aluminiumoxid, Titandioxid, deren Mischungen,
Chromkarbid oder Wolframkarbid.
-
Gegenstand
der Erfindung ist auch eine Schnecke für Dekantierzentrifugen, Siebschneckenzentrifugen
oder andere, Schnecken beinhaltende Zentrifugen oder Siebe, mit
mindestens einer Schneckenwendel und mit Platten (Tiles) zur Panzerung der
Schneckenwendel. Die erfindungsgemäße Schnecke ist gekennzeichnet
durch die zuvor genannten erfindungsgemäßen Platten.
-
In
Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Platten bzw.
Träger
mit Vorsprüngen und/oder
Ausnehmungen versehen sind zur formschlüssigen Verbindung mit der Schneckenwendel, welche
korrespondierende Ausnehmungen und/oder Vorsprünge aufweisen kann. Die Vorsprünge und Ausnehmungen
sollen einen Formschluss gegen eine Bewegung der Platten in Radialrichtung
oder Umfangsrichtung der Schneckenwendel gewährleisten. In Axialrichtung
der Schnecke sind die Vorsprünge
der Platten in korrespondierende Ausnehmungen der Schneckenwendel
einsetzbar bzw. einsteckbar. Auf diese Weise können die Platten in einer äußerst genau
definierten Position an der Schneckenwendel angeordnet und befestigt
werden.
-
Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung sind die Platten bzw. Träger mit
radial einwärts gerichteten
Vorsprüngen
versehen, die einen oder mehrere Fortsätze quer zur radialen Richtung,
insbesondere in Umfangsrichtung der Schneckenwendel, aufweisen,
und dass die Schneckenwendel korrespondierende Ausnehmungen aufweist,
in die die Vorsprünge
mit den Fortsätzen
einsetzbar und gegen Bewegung in Radialrichtung fixierbar sind.
So können
die Platten (umgekehrt) T-förmige
Vorsprünge aufweisen.
Entsprechend ist die Schneckenwendel mit T-förmigen, passenden Ausnehmungen
versehen. Dadurch sind Kippbewegungen der Platten innerhalb einer
radialen Ebene der Schneckenwendel ausgeschlossen.
-
In
Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorsprünge und
Ausnehmungen Anlageflächen
aufweisen, welche gegenüber
der zum Einsetzen der Vorsprünge
in die Ausnehmungen erforderlichen Bewegungsrichtung abgewinkelt
ausgebildet sind. Dadurch sind beispielsweise die Vorsprünge der
Platten in die Ausnehmungen der Schneckenwendel einsteckbar aber
nicht hindurchsteckbar. Die gegeneinander abgewinkelten bzw. abgeschrägten Anlageflächen der
jeweiligen Ausnehmung bilden eine konusartige Aufnahme für die korrespondierenden
Vorsprünge,
welche ebenfalls mit passend abgeschrägten Anlageflächen versehen
sind. Dadurch ergibt sich eine definierte Endlage beim Einsetzen
der Vorsprünge
in die Ausnehmungen. In der definierten Endlage ist nur noch eine
Fixierung erforderlich, beispielsweise durch eine von einer Schraube
gehaltene Scheibe oder eine andere Art der Teilabdeckung des Übergangs
zwischen Platte (Vorsprung) und Schneckenwendel (Ausnehmung). Die
Anlageflächen
sind vorzugsweise sämtlich
gegenüber
der Schneckenwendeloberfläche
schräg
gerichtet und nicht senkrecht hierzu.
-
Erfindungsgemäß kann jede
Platte mehrere Vorsprünge
und/oder Ausnehmungen aufweisen, wobei die Vorsprünge und/oder
Ausnehmungen in Umfangsrichtung der Schneckenwendel aufeinanderfolgen.
Auch kann eine Platte mehrere herkömmliche Tiles ersetzen. Die
Platte weist dann eine Abmessung in Umfangsrichtung der Schneckenwendel entsprechend
der Breite mehrerer herkömmlicher
Tiles auf.
-
Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung sind die Platten durch eine
Steckverbindung mit der Schneckenwendel verbunden. Dabei ist die Steckverbindung
insbesondere durch Schrauben, Nieten, Schweißen, Löten, Kleben oder auf andere Weise
gegen Lösen
gesichert.
-
Vorteilhafterweise
erstreckt sich eine Platte über
mindestens 5°,
mindestens 10°,
mindestens 15° oder
mindestens 20° entlang
der Schneckenwendel. Vorzugsweise erstrecken sich alle Platten über jeweils
denselben Winkel. Es sind aber auch Abweichungen möglich, insbesondere
bei fortgeschrittener Lebensdauer der Schnecke. So können zum
Austausch nebeneinander liegender defekter Platten auch einzelne
größere Platten
eingesetzt werden, mit einer Gesamtbreite entsprechend der Anzahl
und Abmessung der nebeneinander liegenden auszutauschenden Platten.
-
Gegenstand
der Erfindung ist auch eine Dekantierzentrifuge oder eine Siebschneckenzentrifuge mit
einer erfindungsgemäßen Schnecke.
-
Ebenfalls
Gegenstand der Erfindung ist ein Halbfertigzeug aus metallischem
Werkstoff und für die
Herstellung von Platten (Tiles) zur Panzerung einer Schneckenwendel,
mit ringförmiger
oder teilringförmiger
Gestalt eines Trägers
und mit einer Hartstoffbeschichtung auf zumindest einem Teil der
Oberfläche
des Trägers.
Aus der Ringform können
dann die einzelnen Platten in der benötigten Größe (Abmessung in Umfangsrichtung
der zu bestückenden Schneckenwendel)
durch geeignete Schneidverfahren hergestellt werden. Derartige Halbfertigzeuge können von
einem Zulieferer hergestellt und an einen Empfänger innerhalb der Fertigungskette
geliefert werden, der die weitere Bearbeitung bis zur Entstehung
der fertigen Platten durchführt.
Ein ringförmiges Halbfertigzeug
weist beispielsweise – je
nach Durchmesser der zu bestückenden
Schneckenwendel einen Außendurchmesser
von 200 mm bis 1000 mm auf. Andere Abmessungen sind naturgemäß möglich.
-
Gegenstand
der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Platten.
Das Verfahren weist folgende Merkmale auf:
- a)
ein metallischer Träger
von der Größe mehrerer
Platten wird zur Bildung eines Halbfertigzeugs zumindest teilweise
mit einer Hartstoffbeschichtung versehen,
- b) das Halbfertigzeug wird zerteilt zur Bildung einzelner Platten.
-
Auf
diese Weise kann die Hartstoffbeschichtung besonders einfach und
rationell aufgebracht werden.
-
Vorteilhafterweise
ist das Halbfertigzeug ringförmig
oder teilringförmig.
Die Form des Halbfertigzeugs orientiert sich an der Form der zu
bestückenden
Schneckenwendel. Insbesondere ist das Halbfertigzeug scheibenringförmig.
-
Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung werden die Platten durch im
Wesentlichen radial gerichtete Schnitte durch das Halbfertigzeug
hergestellt. Je nach Größe der Platten
in Umfangsrichtung der Schneckenwendel wird das ringförmige bzw. scheibenringförmige Halbfertigzeug
in zehn bis einhundert gleich große Abschnitte zerteilt. Davon
abweichende Teilungen sind möglich,
bis hin zu einem einteiligen Scheibenring als Halbfertigzeug, der
nur an einer Stelle radial eingeschnitten wird zur Anpassung an
die Spiralform der Schneckenwendel.
-
Vorteilhafterweise
wird das Halbfertigzeug zur Bildung der Platten durch Wasserstrahlschneiden (mit
geeigneten Zuschlagstoffen) zerteilt. Das Wasserstrahlschneiden
ermöglicht
einen sehr präzisen Schnitt
ohne thermische Belastung der Platten oder der Hartstoffbeschichtung.
-
Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung kann der Träger vor
dem Aufbringen der Hartstoffbeschichtung bearbeitet werden zur Erzeugung eines
Profils, insbesondere eines Querschnittsprofils, welches zumindest
teilweise dem Profil der aus dem Halbfertigzeug gebildeten Platten
entspricht. Der ringförmige
oder teilringförmige
Träger
wird bei dieser Alternative zunächst
mit dem geeigneten Querschnittsprofil und dann mit der Hartstoffbeschichtung versehen.
Anschließend
wird das Halbfertigzeug in die einzelnen Platten zertrennt. Der
ringförmige
Träger
kann drehend bearbeitet werden. Das entstehende Querschnittsprofil
ist sehr präzise.
-
Vorteilhafterweise
werden die einzelnen Platten – nach
dem Abtrennen vom Halbfertigzeug – an ihrer radial äußeren Stirnseite
mit einer Abschrägung
versehen, insbesondere derart, dass zwischen der Abschrägung und
einer mit der Hartstoffbeschichtung versehenen Seite ein spitzer
Winkel vorliegt. Es handelt sich dabei um einen weiteren Bearbeitungsschritt
zur Profilierung der einzelnen Platten. Dieser Schritt kann auch
am Halbfertigzeug, d. h. vor dem Abtrennen der einzelnen Platten,
durchgeführt werden.
Der Winkel zwischen der Abschrägung
und der mit der Hartstoffbeschichtung versehenen Seite des Trägers beträgt beispielsweise
60° bis
85° vorzugsweise
70° bis
80°, insbesondere
75°.
-
Üblicherweise
ist nur eine Seite der jeweiligen Platte besonders geschützt, in
diesem Fall durch die Hartstoffbeschichtung. Möglich ist aber auch die Beschichtung
weiterer Außenseiten
der Träger.
-
Gegenstand
der Erfindung ist noch ein weiteres Verfahren zur Herstellung von
erfindungsgemäßen Platten,
und zwar mit folgenden Merkmalen:
- a) ein metallischer
Träger
von der Größe der späteren Platte
wird im Gussverfahren hergestellt, insbesondere aus Feinguss,
- b) der gegossene Träger
wird zumindest teilweise mit einer Hartstoffbeschichtung versehen.
-
Dieses
Herstellungsverfahren ist insbesondere für kleinere Serien vorteilhaft.
Durch das Feingießen
sind präzise
Abmessungen erzielbar, und zwar mit dem angestrebten Querschnittsprofil
und mit geringstmöglicher
oder sogar ohne Nachbearbeitung.
-
Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und
aus den Ansprüchen.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen:
-
1 ein
scheibenringförmiges
Halbfertigzeug zur Herstellung von Platten,
-
2 eine
einzelne Platte, herausgeschnitten aus dem Halbfertigzeug gemäß 1,
im Querschnitt,
-
3 eine
alternative Ausführungsform
einer Platte im Querschnitt,
-
4 eine
Platte mit Vorsprüngen
zum formschlüssigen
Einsetzen in Ausnehmungen einer Schneckenwendel,
-
5 ein
in einer Ausnehmung sitzender Vorsprung gemäß 4 im Querschnitt.
-
Ein
Halbfertigzeug 10 ist gemäß 1 scheibenringförmig ausgebildet
und besteht aus einem scheibenringförmigen, metallischen Träger 11 und
einer auf einem Teil der Oberfläche
vorgesehenen Hartstoffbeschichtung 12. Diese ist in 1 an
der Unterseite des Trägers 11 angeordnet
und deshalb nicht sichtbar.
-
Der
Träger 11 ist
profiliert ausgebildet. Die hierzu erforderliche Bearbeitung wird
durchgeführt bevor
die Hartstoffbeschichtung 12 auf den Träger 11 aufgebracht
wird.
-
Die
Hartstoffbeschichtung 12 wird im Spritzverfahren auf den
Träger 11 aufgebracht,
insbesondere durch Hochgeschwindigkeitsflammspritzen, und enthält vorzugsweise
Metallkarbid oder Oxidkeramik.
-
Aus
dem Halbfertigzeug 10 werden durch geeignete Trenn- oder
Schneidverfahren, insbesondere durch Wasserstrahlschneiden, Teilsegmente herausgeschnitten.
Diese werden als Platten 13 bzw. Tiles bezeichnet und sind
zur Panzerung von Schneckenwendeln vorgesehen. In 1 sind
die Umrisse einer Platte 13 als Teilsegment des scheibenringförmigen Halbfertigzeugs 10 erkennbar.
Trennschnitte 14, 15 sind bei diesem Ausführungsbeispiel
in Bezug auf das Halbfertigzeug 10 genau radial gerichtet.
Entsprechend verlaufen Trennebenen entlang der Trennschnitte 14, 15 in
radialer Richtung und bei diesem Ausführungsbeispiel auch zugleich
in axialer Richtung.
-
In
Abhängigkeit
von der Abmessung der Platte 13 in Umfangsrichtung des
Halbfertigzeugs 10 bestimmt sich die Anzahl der aus einem
Halbfertigzeug 10 herstellbaren Platten 13. Unterschiedliche Abmessungen
je nach vorgesehener Panzerung der Schneckenwendel sind möglich.
-
2 zeigt
die Seitenansicht einer aus dem Halbfertigzeug 10 hergestellten
Platte 13. Erkennbar sind die durch die Profilierung des
Trägers 11 gebildeten
Kanten und Flächen,
beispielsweise eine Abschrägung 16,
welche zugleich eine radial außenliegende
Stirnseite der Platte 13 bildet. Hierzu gegenüberliegend
weist die Platte 13 eine radial innenliegende Stirnseite 17 auf.
Entlang der Stirnseite 17 kann die Platte beispielsweise
an eine nicht gezeigte Schneckenwendel angeschweißt werden
und hierzu eine nicht gezeigte Schweißfase aufweisen.
-
Ausgehend
von der Stirnseite 17 weist die Platte 13 zunächst einen
dünnen
Steg 18 und daran anschließend eine etwas dickere Basis 19 auf,
welche außenseitig
mit der Abschrägung 16 versehen ist.
Die Hartstoffbeschichtung 12 ist im Bereich der Basis 19 auf
den Träger 11 aufgebracht.
Im Ausführungsbeispiel
der 2 erstreckt sich die der Hartstoffbeschichtung 12 zugewandte
Oberfläche 20 der Basis 19 in
derselben Ebene wie die zugehörige Oberfläche 21 des
Stegs 18. Auf der hierzu gegenüberliegenden Seite sind eine
Oberfläche 22 des Stegs 18 und
eine Oberfläche 23 der
Basis 19 durch einen Absatz 24 voneinander getrennt.
Ausgehend von der Abschrägung 16 erstreckt
sich die Oberfläche 23 über ein
größeres Stück leicht
schräg
mit zunehmender Dicke der Basis 19 und dann über ein kleineres
Stück parallel
zur Oberfläche 20 bis
zum Absatz 24. Die Hartstoffbeschichtung erstreckt sich hier
etwa von der Abschrägung 16 bis
zur Höhe
des Absatzes 24.
-
In
der Ausführungsform
der 3 ist das Profil der Platte 13 abweichend
gestaltet. Hier ist von der Oberfläche 21 zur Oberfläche 20 ein
schräg
einwärts
gerichteter Absatz 25 vorgesehen. Auch ist die Basis 19 insgesamt
etwas dicker als in 2 ausgebildet, nämlich zwischen
den Absätzen 25 und 24. Die
Hartstoffbeschichtung 12 ist durch den Absatz 25 relativ
zur Oberfläche 21 versenkt
angeordnet, während
die Hartstoffbeschichtung 12 in 2 relativ
zur Oberfläche 21 erhaben
ist.
-
Die
Abschrägung 16 kann
vor oder nach dem Aufbringen der Hartstoffbeschichtung 12 durch
entsprechende Bearbeitung entstehen. Ebenfalls möglich ist eine Bearbeitung
zur Abschrägung
nach dem Abtrennen der einzelnen Platten 13. Die Abschrägung 16 kann
außerhalb
der Hartstoffbeschichtung 12 geführt sein (2)
oder durch die Hartstoffbeschichtung 12 hindurchgehen (3).
Vorzugsweise beträgt
der Winkel zwischen Abschrägung 16 und Oberfläche 20 etwa
75°.
-
Gepanzerte
Schneckenwendeln weisen an ihrem Umfang eine Vielzahl von nebeneinander
befestigten Platten 13 auf (nicht gezeigt). Die Platten verschleißen oder
korrodieren mit der Zeit und werden regelmäßig ausgetauscht. Der Austauschvorgang
ist aufwendig, da die Schnecke ausgebaut werden muss und die Platten
einzeln entfernt – beispielsweise
mittels einer Trennscheibe – und
neue Platten angeschweißt
werden müssen.
-
Das
Austauschen der Platten 13 ist aufgrund der anhand der 4 und 5 gezeigten
Merkmale erfindungsgemäßer Platten
einfacher und rationeller durchführbar.
Zum einen können
Platten in Umfangsrichtung einer Schneckenwendel 26 breiter ausgeführt sein
als herkömmliche
Platten. Zum anderen weist die erfindungsgemäße Platte 13 hier
radial nach innen gerichtete Vorsprünge 27 auf, die nach
Art von Puzzleteilen in korrespondierende Ausnehmungen 28 passend
einsetzbar sind. Dabei liegt die Stirnseite 17 an einer
Außenkante 29 der
Schneckenwendel 26 an und kann dort angeschweißt werden.
-
Die
Vorsprünge
und Ausnehmungen 27, 28 sind hier T-förmig ausgebildet.
Andere Gestaltungen sind möglich.
Besonders vorteilhaft sind Gestaltungen, die eine eindeutige Positionierung
der Vorsprünge
in den Ausnehmungen sichern, sodass keine Bewegungen der jeweiligen
Platte 13 in der radialen Ebene möglich sind. Die Stabilität gegen
derartige Bewegungen wird erhöht
durch mehrere Vorsprünge 27 je
Platte 13. Bei der gezeigten T-förmigen Gestaltung genügt aber
auch nur ein Vorsprung 27 je Platte.
-
Die
Ausnehmungen 28 können
in axialer Richtung der Schneckenwendel 26 begrenzt sein und
so lediglich eine Vertiefung darstellen, oder aber durchgehend wie
eine Bohrung ausgebildet sein. Bevorzugt wird eine Gestaltung der
Ausnehmung 28 entsprechend 5. Die Ausnehmung 28 weist schräg gerichtete
Wandungen 30 als Anlageflächen auf. Schräg bedeutet,
dass die Wandungen 30 gegenüber einer axial gerichteten
Ebene abgewinkelt sind und so für
jeden einzusetzenden Vorsprung 27 einen Konus bilden. Der
korrespondierende Vorsprung 27 weist ebenfalls schräg gerichtete
Wandungen 31 als Anlageflächen auf. Dadurch sind die
Vorsprünge 27 auch
in axialer Richtung eindeutig in den Ausnehmungen 28 positionierbar.
-
Gesichert
werden die Platten 13 an der Schneckenwendel 26 beispielsweise
durch geeignete Sicherungsmittel im Bereich eines Übergangs
zwischen Vorsprüngen 27 und
Ausnehmungen 28. In den 4 und 5 ist
als geeignetes Mittel eine von einer Schraube 32 gehaltene
Scheibe 33 vorgesehen. Die Schraube 32 ist in
der Schneckenwendel 26 gehalten. Die Scheibe 33 erstreckt
sich mit einem Teil ihres Umfangs bis über den benachbarten Vorsprung 27.
-
In
der Darstellung gemäß 4 ist
die Scheibe 33 radial innerhalb der Ausnehmung 28 vorgesehen,
in 5 an einem in Umfangsrichtung liegenden Randbereich 34 der
Ausnehmung 28. Zum Auswechseln der Platte 13 kann
die Schraube 32 je nach Zustand herausgedreht oder abgeschliffen
werden. Erforderlichenfalls wird an anderer Stelle der Schneckenwendel 26 ein
neues Gewinde für
eine Schraube 32 gebohrt.
-
- 10
- Halbfertigzeug
- 11
- Träger
- 12
- Hartstoffbeschichtung
- 13
- Platten
- 14
- Trennschnitt
- 15
- Trennschnitt
- 16
- Abschrägung
- 17
- Stirnseite
radial innen
- 18
- Steg
- 19
- Basis
- 20
- Oberfläche
- 21
- Oberfläche
- 22
- Oberfläche
- 23
- Oberfläche
- 24
- Absatz
- 25
- Absatz
- 26
- Schneckenwendel
- 27
- Vorsprünge
- 28
- Ausnehmungen
- 29
- Außenumfang
- 30
- Wandung
- 31
- Wandung
- 32
- Schraube
- 33
- Scheibe
- 34
- Randbereich